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专利号: 2020115275360
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交通时刻表优化方法,其特征在于,包括:获取客运枢纽内乘客换乘时间的影响参数,构建换乘客流在客运枢纽内到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式;

基于所述换乘客流在客运枢纽内到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式,构建高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式和构建城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式;

基于所述高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式和城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式,以空‑铁联运服务同步性最大化、空‑铁联运需求旅客换乘等待时间最小化以及全线城市轨道交通车站普通旅客等待时间最小化为目标,建立基于高铁站与机场间城市轨道交通时刻表优化的多目标规划模型;

通过所述多目标规划模型,计算出城轨列车的到达时刻、城轨列车的发送时刻和等待时间,所述等待时间包括空‑铁联运网内联运乘客以及城轨普通乘客的等待时间;

其中,所述基于所述高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式和城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式,以空‑铁联运服务同步性最大化、空‑铁联运需求旅客换乘等待时间最小化以及全线城市轨道交通车站普通旅客等待时间最小化为目标,建立基于高铁站与机场间城市轨道交通时刻表优化的多目标规划模型,包括:以空‑铁联运服务同步性最大化为目标,以此构建空‑铁联运旅客换乘满意度计算公式:公式(17)中:

maxZ1表示空‑铁联运乘客分别在高速列车与城轨列车所在的换乘站以及城轨列车与机场枢纽所在的换乘站的旅客换乘满意度最大化;

表示高速列车kr与城轨列车km在车站g的接续关系,若 则表示接续成功;若则表示接续失败;

表示城轨列车km与机场航班ka在车站a的接续关系,若 则表示接续成功;若则表示接续失败;

获取离散时间段内高铁列车下车乘客到达城轨换乘站的换乘乘客数量以及城轨列车下车乘客到达机场换乘站的换乘乘客数量;

构建空‑铁联运需求旅客换乘等待时间计算公式:minZ2=W1+W2+W3                            (22)公式(22)中,minZ2表示空‑铁联运需求旅客的最小换乘等待时间;

g→a

Tt 表示t时刻由高铁站换乘至机场的乘客;

表示在线路l在列车 和列车 发车间隔内到达的空‑铁联运需求乘客数;

表示从城轨路网内线路l换乘至线路l+1的时间;

ska表示机场航班ka起飞时刻与截止办理登机手续时间差;

表示线路l城轨列车 在车站il的发车时刻,l∈L;

表示线路l城轨列车 在车站il的到达时刻,l∈L;

W1表示到达换乘城轨站台的高铁乘客总换乘等待时间;

W2表示在城轨路网总换乘等待时间;

W3表示城轨终到站换乘机场航站楼乘客总换乘等待时间;

表示线路l城轨列车 在高铁站g的发车时刻;

表示机场航班ka在车站a的起飞时刻;

获取离散时间段内搭乘城市轨道交通的普通乘客流量;

构建全线城市轨道交通车站普通旅客等待时间计算公式:minZ3=W′1+W′3+W4+W5               (27)公式(27)中:

minZ3表示全线城市轨道交通车站普通旅客最小等待时间;

g‑(g→a)

Tt 表示t时刻高铁站换乘城轨至其他目的地的普通乘客;

表示搭乘列车 到达机场,其起始点是除高铁站之外的其余各站乘客需换乘至机场搭乘航班的乘客数;

表示在t时刻从线路l车站il前往车站fl的旅客人数;

表示在t时刻从线路l车站il换乘至线路l+1车站il+1前往车站fl+1的旅客人数;

表示在t时刻是否从线路l车站il换乘至线路l+1上il+1站,若 则表示换乘,若 则表示不换乘;

t′表示线路l城轨列车 的到达时刻加上两条线路的换乘时间,即W′1表示在t时刻高铁站换乘城轨至其他目的地的普通乘客换乘等待时间;

W′3表示搭乘列车 到达机场,其起始点是除高铁站之外的其余各站乘客需换乘至机场搭乘航班的乘客的换乘等待时间;

W4表示城轨路网内无需线路间换乘的普通乘客的等待时间;

W5表示城轨路网内需在线路间换乘的普通乘客的等待时间;

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表安全间隔时间的约束条件公式:公式(28)和(29)中:

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表区间运行时间的约束条件公式:公式(30)和(31)中:

表示列车最低能耗以及最小运行速度下的区间运行时分;

表示列车最大能耗以及最高运行速度下的区间运行时分;

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表停站时间的约束条件公式:公式(32)、(33)和(34)中:

表示首班车在线路l起始站的发车时刻;

为列车 在车站il的最小停站时间;

为列车 在车站il的最大停站时间;

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表客流需求的约束条件公式:公式(35)、(36)、(37)和(38)中:表示在l+1线路il+1站第 列车的有效时间窗 内,从il+1站乘车到fl+1站出站的人数;若是换乘站,加上从l线路il站第 列车下车换乘到l+1线路il+1站的乘客数;

表示在l+1线路il+1站,乘上第 列车的旅客人数;

表示在l+1线路il+1站,从第 列车下车出站的人数;

所述基于高铁站与机场间城市轨道交通时刻表优化的多目标规划模型为:maxZ1

minZ2+Z3

所述多目标规划模型中:

表示高铁列车与城市轨道交通列车在换乘站的接续时间窗的下限;

表示高铁列车与城市轨道交通列车在换乘站的接续时间窗的上限;

表示线路l城轨列车 在高铁站g的发车时刻;

表示城市轨道交通列车与机场航班在换乘站的接续时间窗的下限;

表示城市轨道交通列车与机场航班在换乘站的接续时间窗的上限;

表示线路p城轨列车 在车站a的到达时刻,p∈L,p≠l。

2.根据权利要求1所述的交通时刻表优化方法,其特征在于,所述获取客运枢纽内乘客换乘时间的影响参数,构建换乘客流在客运枢纽内到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式,包括:获取携带大件行李的休闲旅客从高铁列车下车后经过换乘设备的换乘时间;

构建休闲旅客从高铁列车下车后到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式:公式(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4)中:Kr表示铁路站台内到达的所有铁路列车,kr∈Kr;

X表示火车站换乘枢纽内所有的服务类设施设备,列车下车乘客需要经历至少一种换乘设施到达城轨站,x为乘客在换乘时可选的服务类设施,x∈X;

表示t时刻在高铁站g下车换乘至城轨站台的乘客 在换乘服务设施x的换乘时间;其中 tx表示乘客在换乘服务设施x无滞留情况下的换乘时间,z表示0‑1变量,若z=1,即t时刻服务设施的旅客人数 大于安检最大通过能力c,则表示乘客产生滞留等待时间tz;若z=0,即t时刻服务设施的旅客人数 小于安检最大通过能力c,则表示乘客不产生滞留等待时间tz;

表示t时刻在高铁站g下车换乘至城轨站台的乘客 是否经过换乘服务设施x,表示经过, 表示不经过;

t1表示携带大件行李的乘客 在高铁站g下车后在换乘服务类设施能力约束下换乘至城轨站台的换乘时间;

t2表示携带大件行李的乘客 在高铁站g下车自由走行条件下换乘至城轨站台的时间,自由走行条件下,铁路出站旅客的步行速度服从均值为1.34m/s,标准差为0.26m/s的正态分布,输入走行距离和走行速度,可获得走行时间;其中 表示携带大件行李的乘客在高铁站g下车自由走行条件下换乘至城轨站台的最短时间;其中 表示携带大件行李的乘客 在高铁站g下车自由走行条件下换乘至城轨站台的最大时间;

表示携带大件行李的乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最小换乘时间;

表示携带大件行李的乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最大换乘时间;

获取携带小件行李的商务旅客从高铁列车下车后经过换乘设备的换乘时间;

构建商务旅客从高铁列车下车后到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式:公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(8)中:Kr表示铁路站台内到达的所有铁路列车,kr∈Kr;

X表示火车站换乘枢纽内所有的服务类设施设备,列车下车乘客需要经历至少一种换乘设施到达城轨站,x为乘客在换乘时可选的服务类设施,x∈X;

表示t时刻在高铁站g下车换乘至城轨站台的乘客 在换乘服务设施x的换乘时间,商务旅客经历换乘设施设备时所需时间比休闲旅客少2‑3s;其中 tx表示乘客在换乘服务设施x无滞留情况下的换乘时间,z表示0‑1变量,若z=1,即t时刻服务设施的旅客人数 大于安检最大通过能力c,则乘客产生滞留等待时间tz;若z=0,即t时刻服务设施的旅客人数 小于安检最大通过能力c,则乘客不产生滞留等待时间tz;

表示t时刻在高铁站g下车换乘至城轨站台的乘客 是否经过换乘服务设施x,表示经过, 表示不经过;

t4表示携带小件行李的乘客 在高铁站g下车在换乘服务类设施能力约束下换乘至城轨站台的换乘时间;

t5表示携带小件行李的乘客 在高铁站g下车自由走行条件下换乘至城轨站台的时间,自由走行条件下,铁路出站旅客的步行速度服从均值为1.34m/s,标准差为0.26m/s的正态分布,输入走行距离和走行速度,可获得走行时间;其中 表示携带小件行李的乘客在高铁站g下车自由走行条件下换乘至城轨站台的最短时间;其中 表示携带小件行李的乘客 在高铁站g下车自由走行条件下换乘至城轨站台的最大时间;

表示携带小件行李的商务乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最小换乘时间;

表示携带小件行李的商务乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最大换乘时间;

构建换乘客流在客运枢纽内到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式:公式(9)和公式(10)中:

表示在铁路客运枢纽站g铁路列车kr的到达时间,kr∈Kr;

t′表示携带大件行李的休闲乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的到达时间;

t″表示携带小件行李的商务乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的到达时间。

3.根据权利要求1所述的交通时刻表优化方法,其特征在于,所述基于所述换乘客流在客运枢纽内到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式,构建高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式和构建城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式,包括:获取铁路客运枢纽站g中铁路列车kr的到达时间以及不同类型乘客换乘时间上下限;

构建高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式:公式(13)中:

表示在铁路客运枢纽站g铁路列车kr的到达时间,kr∈Kr;

表示高铁列车与城市轨道交通列车在换乘站的接续时间窗的下限;

表示高铁列车与城市轨道交通列车在换乘站的接续时间窗的上限;

表示线路l城轨列车 在高铁站g的发车时刻,l∈L;

表示高铁列车下车至城轨站的换乘乘客最小的换乘时间, 其中, 表示携带大件行李的乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最小换乘时间; 表示携带小件行李的商务乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最小换乘时间;

表示高铁列车下车至城轨站的换乘乘客最大的换乘时间, 其中, 表示携带大件行李的乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最大换乘时间; 表示携带小件行李的商务乘客 在高铁站g下车换乘至城轨站的最大换乘时间;

表示高速列车kr与城轨列车km在车站g的接续关系,若 则表示接续成功;若则表示接续失败;

获取机场枢纽站a中城轨列车 的到达时间 以及不同类型乘客换乘时间上下限;

构建城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式:公式(16)中:

表示城市轨道交通列车与机场航班在换乘站的接续时间窗的下限;

表示城市轨道交通列车与机场航班在换乘站的接续时间窗的上限;

表示机场航班ka在车站a的起飞时刻;

表示线路p城轨列车 在车站a的到达时刻,p∈L,p≠l;

表示机场城轨站站台换乘至机场航站楼的最小走行时间;

表示机场城轨站站台换乘至机场航站楼的最大走行时间;

表示城轨列车km与机场航班ka在车站a的接续关系,若 则表示接续成功;若则表示接续失败。

4.根据权利要求1所述的交通时刻表优化方法,其特征在于,所述通过所述多目标规划模型,计算出城轨列车的到达时刻、城轨列车的发送时刻和等待时间,所述等待时间包括空‑铁联运网内联运乘客以及城轨普通乘客的等待时间,包括:按照列车安全间隔H约束限制随机生成初始化种群,得到各线各方向各列车到达和离开各站的时刻,进入计算适应度步骤;

计算适应度,不考虑目标函数,分别计算各个初始种群的适应度;

混沌搜索,从初始种群中选择若干个最优个体,对若干个个体进行混沌搜索,进入输出结果步骤;

输出结果,进行选择、交叉、变异遗传运算,判断迭代次数是否满足停止条件,若满足,则输出结果,否则回到计算适应度步骤。

5.一种交通时刻表优化装置,其特征在于,包括:参数获取模块,用于获取客运枢纽内乘客换乘时间的影响参数,构建换乘客流在客运枢纽内到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式;

第一构建模块,用于基于所述换乘客流在客运枢纽内到达城市轨道交通换乘站的时间影响公式,构建高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式和构建城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式;

第二构建模块,用于基于所述高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式和城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式,以空‑铁联运服务同步性最大化、空‑铁联运需求旅客换乘等待时间最小化以及全线城市轨道交通车站普通旅客等待时间最小化为目标,建立基于高铁站与机场间城市轨道交通时刻表优化的多目标规划模型;

第一计算模块,用于通过所述多目标规划模型,计算出城轨列车的到达时刻、城轨列车的发送时刻和等待时间,所述等待时间包括空‑铁联运网内联运乘客以及城轨普通乘客的等待时间;

其中,所述基于所述高铁‑城轨联运服务乘客换乘满意度的表达公式和城轨‑机场航班联运服务乘客换乘满意度的表达公式,以空‑铁联运服务同步性最大化、空‑铁联运需求旅客换乘等待时间最小化以及全线城市轨道交通车站普通旅客等待时间最小化为目标,建立基于高铁站与机场间城市轨道交通时刻表优化的多目标规划模型,包括:以空‑铁联运服务同步性最大化为目标,以此构建空‑铁联运旅客换乘满意度计算公式:公式(17)中:

maxZ1表示空‑铁联运乘客分别在高速列车与城轨列车所在的换乘站以及城轨列车与机场枢纽所在的换乘站的旅客换乘满意度最大化;

表示高速列车kr与城轨列车km在车站g的接续关系,若 则表示接续成功;若则表示接续失败;

表示城轨列车km与机场航班ka在车站a的接续关系,若 则表示接续成功;若则表示接续失败;

获取离散时间段内高铁列车下车乘客到达城轨换乘站的换乘乘客数量以及城轨列车下车乘客到达机场换乘站的换乘乘客数量;

构建空‑铁联运需求旅客换乘等待时间计算公式:minZ2=W1+W2+W3              (22)公式(22)中,minZ2表示空‑铁联运需求旅客的最小换乘等待时间;

g→a

Tt 表示t时刻由高铁站换乘至机场的乘客;

表示在线路l在列车 和列车 发车间隔内到达的空‑铁联运需求乘客数;

表示从城轨路网内线路l换乘至线路l+1的时间;

ska表示机场航班ka起飞时刻与截止办理登机手续时间差;

表示线路l城轨列车 在车站il的发车时刻,l∈L;

表示线路l城轨列车 在车站il的到达时刻,l∈L;

W1表示到达换乘城轨站台的高铁乘客总换乘等待时间;

W2表示在城轨路网总换乘等待时间;

W3表示城轨终到站换乘机场航站楼乘客总换乘等待时间;

表示线路l城轨列车 在高铁站g的发车时刻;

表示机场航班ka在车站a的起飞时刻;

获取离散时间段内搭乘城市轨道交通的普通乘客流量;

构建全线城市轨道交通车站普通旅客等待时间计算公式:minZ3=W′1+W′3+W4+W5             (27)公式(27)中:

minZ3表示全线城市轨道交通车站普通旅客最小等待时间;

g‑(g→a)

Tt 表示t时刻高铁站换乘城轨至其他目的地的普通乘客;

表示搭乘列车 到达机场,其起始点是除高铁站之外的其余各站乘客需换乘至机场搭乘航班的乘客数;

表示在t时刻从线路l车站il前往车站fl的旅客人数;

表示在t时刻从线路l车站il换乘至线路l+1车站il+1前往车站fl+1的旅客人数;

表示在t时刻是否从线路l车站il换乘至线路l+1上il+1站,若 则表示换乘,若 则表示不换乘;

t′表示线路l城轨列车 的到达时刻加上两条线路的换乘时间,即W′1表示在t时刻高铁站换乘城轨至其他目的地的普通乘客换乘等待时间;

W′3表示搭乘列车 到达机场,其起始点是除高铁站之外的其余各站乘客需换乘至机场搭乘航班的乘客的换乘等待时间;

W4表示城轨路网内无需线路间换乘的普通乘客的等待时间;

W5表示城轨路网内需在线路间换乘的普通乘客的等待时间;

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表安全间隔时间的约束条件公式:公式(28)和(29)中:

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表区间运行时间的约束条件公式:公式(30)和(31)中:

表示列车最低能耗以及最小运行速度下的区间运行时分;

表示列车最大能耗以及最高运行速度下的区间运行时分;

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表停站时间的约束条件公式:公式(32)、(33)和(34)中:

表示首班车在线路l起始站的发车时刻;

为列车 在车站il的最小停站时间;

为列车 在车站il的最大停站时间;

构建衔接高速铁路与机场的城轨时刻表客流需求的约束条件公式:公式(35)、(36)、(37)和(38)中:表示在l+1线路il+1站第 列车的有效时间窗 内,从il+1站乘车到fl+1站出站的人数;若是换乘站,加上从l线路il站第 列车下车换乘到l+1线路il+1站的乘客数;

表示在l+1线路il+1站,乘上第 列车的旅客人数;

表示在l+1线路il+1站,从第 列车下车出站的人数;

所述基于高铁站与机场间城市轨道交通时刻表优化的多目标规划模型为:maxZ1

minZ2+Z3

所述多目标规划模型中:

表示高铁列车与城市轨道交通列车在换乘站的接续时间窗的下限;

表示高铁列车与城市轨道交通列车在换乘站的接续时间窗的上限;

表示线路l城轨列车 在高铁站g的发车时刻;

表示城市轨道交通列车与机场航班在换乘站的接续时间窗的下限;

表示城市轨道交通列车与机场航班在换乘站的接续时间窗的上限;

表示线路p城轨列车 在车站a的到达时刻,p∈L,p≠l。

6.一种交通时刻表优化设备,其特征在于,包括:存储器,用于存储计算机程序;

处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述交通时刻表优化方法的步骤。

7.一种可读存储介质,其特征在于:所述可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述交通时刻表优化方法的步骤。